CN206319499U - 一种装配式建筑外墙光伏发电与保温一体化集成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种装配式建筑外墙光伏发电与保温一体化集成系统，包括预埋件、系统支架、保温层和双玻光伏组件，所述预埋件预埋于建筑外墙PC板上，自建筑外墙PC板向外依次为保温层和双玻光伏组件，所述系统支架为纵横交错设置的系统支架立柱和系统支架横梁形成的框架，所述预埋件通过钢角码与系统支架立柱相接，所述框架内密封镶嵌有双玻光伏组件，所述双玻光伏组件与建筑外墙PC板之间形成有间隙夹层，所述间隙夹层内设置有保温层；本实用新型通过系统支架与外墙PC板、双玻光伏组件、保温板的有效连接，完全解决了外墙光伏发电系统与保温系统的集成问题，且与装配式建筑工法完全融合，使得光伏建筑一体化在墙面上施工难题得到彻底解决。

Description

一种装配式建筑外墙光伏发电与保温一体化集成系统

技术领域

本实用新型属于装配式建筑外墙面技术领域，特别涉及一种装配式建筑外墙光伏发电与保温一体化集成系统。

背景技术

在国家大力发展低碳绿色经济背景下，光伏发电行业发展迅猛，地面光伏电站和屋顶分布式光伏发电系统，是目前光伏发电的主要形式，建筑物外墙的光伏发电系统，尚未开始大规模进入应用。对于建筑行业来说，随着社会对环保高效技术的需求，以及人工成本的节节上升，可以预期的是，工厂模块化生产、现场积木式拼装的装配式建筑，将逐步取代目前现场施工工艺，成为行业主流。从节能环保的要求来看，将装配式建筑的这个趋势与光伏发电结合起来，形成光伏建筑一体化技术（BIPV），也将是城市建筑的未来方向。

光伏建筑一体化技术，是将光伏产品集成到建筑上的技术，简单来说就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑物的围护结构表面来提供电力，主要应用于建筑物外墙和屋面上。光伏方阵与建筑的集成是BIPV的一种比较高级形式，它对光伏组件的要求较高，不仅要满足光伏发电的功能要求，还要兼顾建筑的基本功能，也就是说，光伏方阵也同时是一种建筑材料。

装配式建筑外墙光伏保温集成系统，就是充分利用装配式建筑部品在装配工厂集中组装的优势，将光伏发电系统、外墙面保温系统以及建筑外墙板有机集成，既满足建筑物外围护墙坚固耐久、保温隔热的要求，也满足利用外墙面阳光资源进行光伏发电的要求，同时大大简化施工工艺，从而大幅降低成本、缩短工期。

目前市场上外墙面光伏发电系统，主要应用形式为光伏幕墙，就是采用传统幕墙工艺，将幕墙玻璃更换成光伏玻璃组件，主要应用于商业建筑和公共建筑。对于普通外围护墙结构，比如普通住宅和办公楼，光伏幕墙不仅浪费成本，而且很难满足建筑物隔热和保温要求。市场上也出现了将保温与光伏组件组合的产品，对于装配式建筑来说，这种部品只能用于建筑物施工完毕后，再进行干挂或者镶贴作业，将光伏部品安装到建筑物外立面，这种工艺实际上抵消了装配式建筑模块化生产、积木式拼装的优势。

实用新型内容

本实用新型提供一种装配式建筑外墙光伏发电与保温一体化集成系统，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种装配式建筑外墙光伏发电与保温一体化集成系统，包括预埋件、系统支架、保温层和双玻光伏组件，所述预埋件预埋于建筑外墙PC板上，自建筑外墙PC板向外依次为保温层和双玻光伏组件，所述系统支架为纵横交错设置的系统支架立柱和系统支架横梁形成的框架，所述预埋件通过钢角码与系统支架立柱相接，所述框架内密封镶嵌有双玻光伏组件，所述双玻光伏组件与建筑外墙PC板之间形成有间隙夹层，所述间隙夹层内设置有保温层，所述保温层固定于系统支架立柱和系统支架横梁构成的框架上，所述保温层与框架相接的一面上覆盖有玻纤布。

进一步的，所述预埋件为哈芬槽预埋件，所述哈芬槽预埋件的C型钢及工字钢的材质为Q235，哈芬槽预埋件表面设有镀锌层，所述镀锌层的厚度不小于55um。

进一步的，所述玻纤布的四角留出保温层与框架之间安装铆钉的安装位置，所述安装位置上安装有铆钉，所述铆钉固定连接保温层和框架。

进一步的，所述钢角码的一端通过哈芬槽内不锈钢螺栓组与哈芬槽预埋件相接，所述钢角码的另一端通过钢角码配套不锈钢螺栓组与系统支架立柱相接。

进一步的，所述系统支架横梁通过铝合金角码连接件与系统支架立柱连接，所述铝合金角码连接件上配套设置有若干个不锈钢螺钉，若干个不锈钢螺钉分别穿过铝合金角码连接件打入系统支架横梁或系统支架立柱。

进一步的，所述系统支架的材质为铝合金，其传热系数K值小于3.0W/㎡·K。

进一步的，所述保温层为复合岩棉板或复合挤塑板。

进一步的，所述保温层与玻纤布之间通过一层建筑胶相黏贴。

进一步的，所述双玻光伏组件无边框，且双玻光伏组件为正反两面均设置有玻璃板的光伏板。

进一步的，所述光伏板正反两面的玻璃板厚度均不低于6mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、通过系统支架与外墙PC板、双玻光伏组件、保温层的有效连接，解决了外墙光伏发电系统与保温系统的集成问题，且与装配式建筑工法完全融合，使得光伏建筑一体化在墙面上施工的难题得到彻底解决。

2、本实用新型同时解决了一直困扰建筑业多年的外墙保温板经常脱落伤人问题，创造性地将保温层连接到系统支架上，不但免除了安全隐患，同时在双玻光伏组件和墙体之间形成空气间层，提高建筑物热阻，增加了建筑节能效果。

3、本实用新型既考虑了建筑物使用的耐久性和安全性，也考虑了光伏组件以后维修保养的方便性。在使用本实用新型以后，一旦发现光伏组件受损或老化，可以随时更换调试，最大程度地提高了系统可靠性。

4、本实用新型极其重视降低成本，所有构件均主要使用目前市场上的通用材料，节省了设计和开模费用，增加了材料选择的多样性，从而确保了系统的质量。从全周期成本来看，本系统不但通过光伏组件回收了大部分成本，还大幅减少了后期维护保养费用。

5、本实用新型在目前的市场上还未出现，填补了这一领域的技术空白，故该实用新型具有首创性、前沿性、实用性。

附图说明

图1是本实用新型纵向截面的示意图；

图2是本实用新型横向截面的示意图；

图3是本实用新型中钢角码的示意图；

图4是图2中A的局部放大图；

图5是本实用新型中光伏发电组件的结构示意图；

其中：1-外墙PC板，2-预埋件，3-钢角码，4-哈芬槽内不锈钢螺栓组，5-钢角码配套不锈钢螺栓组，6-双玻光伏组件，7-系统支架立柱，8-保温层，9-系统支架横梁，10-铝合金角码连接件，11-玻纤布。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作更进一步的说明。

如图1-5所示，一种装配式建筑外墙光伏发电与保温一体化集成系统，包括预埋件、系统支架、保温层和双玻光伏组件，所述预埋件2预埋于建筑外墙PC板1上，自建筑外墙PC板1向外依次为保温层8和双玻光伏组件6，所述系统支架为纵横交错设置的系统支架立柱7和系统支架横梁9形成的框架，所述预埋件2通过钢角码3与系统支架立柱7相接，所述框架内密封镶嵌有双玻光伏组件6，所述双玻光伏组件6与建筑外墙PC板1之间形成有间隙夹层，所述间隙夹层内设置有保温层8，所述保温层8固定于系统支架立柱7和系统支架横梁9构成的框架上，所述保温层8与框架相接的一面上覆盖有玻纤布11。

所述预埋件2为哈芬槽预埋件，所述哈芬槽预埋件的C型钢及工字钢的材质为Q235，哈芬槽预埋件表面设有镀锌层，所述镀锌层的厚度不小于55um。预埋件2在装配式建筑中使用年限长，对安全性和耐久性要求很高，所以本实用新型采用哈芬槽预埋件，该预埋件的特点是承载力高、边距小、安装容易且质量可靠。要求预埋件的C型钢及工字钢均为热轧制造，材质为Q235，尺寸可根据需求定制，并在表面做热浸镀锌处理，锌层厚度不小于55um。预埋件位置，可以在装配式建筑结构图纸设计时候予以确定，主要考虑的因素是承载力大小、外墙PC板尺寸、双玻光伏组件模数以及外立面效果。

所述玻纤布11的四角留出保温层8与框架之间安装铆钉的安装位置，所述安装位置上安装有铆钉，所述铆钉固定连接保温层8和框架。

所述钢角码3的一端通过哈芬槽内不锈钢螺栓组4与哈芬槽预埋件2相接，所述钢角码3的另一端通过钢角码配套不锈钢螺栓组5与系统支架立柱7相接。

所述系统支架横梁9通过铝合金角码连接件10与系统支架立柱7连接，所述铝合金角码连接件10上配套设置有若干个不锈钢螺钉，若干个不锈钢螺钉分别穿过铝合金角码连接件打入系统支架横梁9或系统支架立柱7。所述系统支架的材质为铝合金，其传热系数K值小于3.0W/㎡·K。所述系统支架是以断桥铝合金幕墙型材制成的立柱、横梁以及铝合金角码连接件10。系统支架是本实用新型中所有材料重量的主要承载体，也是与装配式建筑的连接体。为了质量可靠性和耐久性，本实用新型采用铝合金型材，型材规格为明框断桥铝合金幕墙型材，具体规格根据保温层厚度和承载力要求，经过设计计算后选定。之所以采用断桥铝型材，因为其传热系数K值大约在3.0W/㎡·K以下，可以防止铝合金构件与预埋件之间形成冷桥，能大大提升建筑物的节能效果。

所述保温层为复合岩棉板或复合挤塑板，保温层的材料品种较多，根据保温性能、防火等级及装配式建筑的特点，本系统选择复合岩棉板或复合挤塑板作为外保温材料，保温形式为外保温。如果建筑物对防火等级要求不是最高，应优先选用复合挤塑板，其设计厚度小，重量轻，施工方便。复合岩棉板只适用于对防火等级要求严格的建筑，其最大缺陷是吸水率高，一旦遇水，自重大大增加且保温性能大幅下降。理论上复合挤塑板也能达到A级保温材料标准，而且在本系统中，保温板材是被系统支架隔开的，形成了事实上的防火隔离带。具体实施时，在满足设计要求和国家规范的基础上，推荐采用复合挤塑板，设计有特殊要求时，可以在每层用复合岩棉板设置防火隔离带。所述保温层与玻纤布之间通过一层建筑胶相黏贴。

所述双玻光伏组件6无边框，且双玻光伏组件6为正反两面均设置有玻璃板的光伏板，所述光伏板正反两面的玻璃板厚度均不低于6mm，本实用新型中的双玻光伏组件无边框，用玻璃作为背板，光伏板的正反两面均设置有玻璃板，总体呈三明治结构，该结构既是发电系统，也是装配式建筑物外墙装饰面，需要长期暴露在户外，对耐候性要求很高。而玻璃的优势是长期处于户外条件下，不降解耐磨损，抗腐蚀性大大增强，玻璃透水率几乎为零，从根本上杜绝PID现象产生，防止EVA老化，不易产生蜗牛纹现象。双玻光伏组件两面玻璃均为不可燃物，防火等级为A级，适合用于居民住宅等需要避免火灾隐患的地区。而且，双玻光伏组件的三明治结构可以保证在生产、运输、安装过程中的组件弯曲形变不会造成新的电池片隐裂，组件抗弯曲抗隐裂性能优于传统组件和薄膜组件。综上所述，双玻光伏组件是本系统的首选，玻璃板的厚度根据抗风压和抗震设计要求，每面不应低于6毫米。

所述哈芬槽预埋件2预埋于建筑物外墙PC板1上，钢角码3通过钢角码配套不锈钢螺栓组5与系统支架立柱7连接起来；哈芬槽预埋件2通过哈芬槽内不锈钢螺栓组4连接到系统支架立柱7上；双玻光伏组件6密封镶嵌至系统支架立柱7和系统支架横梁9形成的框架上；保温层8通过铆接和黏贴连接到系统支架立柱7上和系统支架横梁9上。系统支架横梁9通过铝合金角码连接件10与系统支架立柱7连接。玻纤布11分布在保温层的另一面，玻纤布的四角留出保温板与系统支架立柱7和系统支架横梁9之间连接件的安装位置，通过铆钉固定于保温层上。

本实用新型主要针对的是装配式建筑，无论是采用装配整体式工法，或者采用完全装配式工法的建筑，只要外墙板是预制混凝土板（即PC板），即可使用本实用新型。

考虑到国内PC板厂家尚不能提供可靠的反打工艺，故本实用新型仍旧采用传统的埋设预埋件，即后安装支架工法，这种工法的优点是对可靠性有保障，对预制板制作影响小，且维修保养方便，利于成品保护。缺点是需要在装配工厂多工种协作，对工期有一定影响。

建筑外墙PC板在预制工厂里完成钢筋绑扎之前，需要预埋好哈芬槽，预埋位置按照设计图纸，考虑到外装饰面美观和线条整齐要求，哈芬槽位置偏差应严格控制。埋件的埋设质量，直接影响本系统的安装质量和安全使用，工序应认真执行以下几个步骤：检查预埋件→预埋件的定位→预埋件固定→检查→混凝土浇灌→拆模板→清理→预埋件检查。

混凝土浇灌完成，蒸汽养护达到70%强度以后，即可在预制厂安装系统支架。系统支架由立柱（主龙骨）和横梁（次龙骨）构成，通过预埋的哈芬槽与螺栓连接，同时采取防腐措施，以确保连接的牢固性。主龙骨和次龙骨安装的原则是，在保证结构安全的情况下，尽可能纵横交错，隔出较大空间，空间大小以单块双玻光伏组件最大尺寸为准。在主次龙骨安装并检查无误后，就进入下一道工序：安装外墙保温板。

外墙保温层的尺寸可以根据主次龙骨隔开的空间进行定制，需要注意的是，保温层不需要黏贴在外墙PC板上，只要和主次龙骨牢固连接即可。连接方法为：在保温层外侧覆盖耐碱玻纤布，玻纤布表面刷上一层建筑胶，与保温板黏贴。耐碱玻纤布覆盖时在保温层四角留出一部分，用于与主次龙骨以铆钉连接。这种工法操作简单，省工省时。更重要的是，在双玻光伏组件6与建筑外墙PC板1之间形成有间隙夹层，间隙夹层中设置保温层，在水平和垂直方向有龙骨分隔的情况下，双玻光伏组件6与建筑外墙PC板1之间增加一个间隙夹层，极大提高墙体热阻。

需要特别指出的是，近年来建筑物外保温大面积脱落，以至于坠落伤人事件屡屡发生。主要原因在于，建筑物到了一定年限后，柔软的保温层与坚硬的混凝土墙面无法长期牢固粘结，逐渐松动乃至分离，造成不幸事故。而本实用新型采用的将保温层钉挂在系统支架上的工法，不会出现因保温层黏贴不牢固而大面积脱落问题，有效地提高了建筑物外保温层在使用过程中的安全性，产生了一定的社会效益。

保温层安装完毕后，将双玻光伏组件安装到系统支架上。双玻光伏组件的玻璃板镶嵌在系统支架的铝合金幕墙型材内。系统支架采用形式最为传统，应用最广泛，工作性能可靠的明框幕墙型材，该型材能够满足施工技术水平的要求。双玻光伏组件与铝框之间留有空隙，该空隙是满足温度变化和铝框之间位移所必要的活动空间。空隙内填充有弹性材料，如橡胶条，必要时也可采用硅酮结构胶（简称耐候胶）予以密封。

双玻光伏组件采用背面接线盒布置式，接线盒的位置取决于光伏组件的安装方式，一般在明框式、半隐框式幕墙安装中采用背面接线盒布置方式，但接线盒具体的安装位置还需要依建筑物的分格和构造等因素而定，以满足光伏组件走线方便、合理，易安装，易维护等原则。背面接线盒布置方式为现有技术。

双玻光伏组件安装完成后，本实用新型就已全部完成，接下来可以按照装配式建筑的施工顺序，进入现场吊装，完成设计图纸内容。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种装配式建筑外墙光伏发电与保温一体化集成系统，其特征在于：包括预埋件、系统支架、保温层和双玻光伏组件，所述预埋件预埋于建筑外墙PC板上，自建筑外墙PC板向外依次为保温层和双玻光伏组件，所述系统支架为纵横交错设置的系统支架立柱和系统支架横梁形成的框架，所述预埋件通过钢角码与系统支架立柱相接，所述框架内密封镶嵌有双玻光伏组件，所述双玻光伏组件与建筑外墙PC板之间形成有间隙夹层，所述间隙夹层内设置有保温层，所述保温层固定于系统支架立柱和系统支架横梁构成的框架上，所述保温层与框架相接的一面上覆盖有玻纤布。

2.根据权利要求1所述的装配式建筑外墙光伏发电与保温一体化集成系统，其特征在于：所述预埋件为哈芬槽预埋件，所述哈芬槽预埋件的C型钢及工字钢的材质为Q235，哈芬槽预埋件表面设有镀锌层，所述镀锌层的厚度不小于55um。

3.根据权利要求1所述的装配式建筑外墙光伏发电与保温一体化集成系统，其特征在于：所述玻纤布的四角留出保温层与框架之间安装铆钉的安装位置，所述安装位置上安装有铆钉，所述铆钉固定连接保温层和框架。

4.根据权利要求2所述的装配式建筑外墙光伏发电与保温一体化集成系统，其特征在于：所述钢角码的一端通过哈芬槽内不锈钢螺栓组与哈芬槽预埋件相接，所述钢角码的另一端通过钢角码配套不锈钢螺栓组与系统支架立柱相接。

5.根据权利要求1所述的装配式建筑外墙光伏发电与保温一体化集成系统，其特征在于：所述系统支架横梁通过铝合金角码连接件与系统支架立柱连接，所述铝合金角码连接件上配套设置有若干个不锈钢螺钉，若干个不锈钢螺钉分别穿过铝合金角码连接件打入系统支架横梁或系统支架立柱。

6.根据权利要求5所述的装配式建筑外墙光伏发电与保温一体化集成系统，其特征在于：所述系统支架的材质为铝合金，其传热系数K值小于3.0W/㎡·K。

7.根据权利要求1所述的装配式建筑外墙光伏发电与保温一体化集成系统，其特征在于：所述保温层为复合岩棉板或复合挤塑板。

8.根据权利要求1所述的装配式建筑外墙光伏发电与保温一体化集成系统，其特征在于：所述保温层与玻纤布之间通过一层建筑胶相黏贴。

9.根据权利要求1所述的装配式建筑外墙光伏发电与保温一体化集成系统，其特征在于：所述双玻光伏组件无边框，且双玻光伏组件为正反两面均设置有玻璃板的光伏板。

10.根据权利要求9所述的装配式建筑外墙光伏发电与保温一体化集成系统，其特征在于：所述光伏板正反两面的玻璃板厚度均不低于6mm。